西南地区不良地质段高边坡防护组合浅谈

西南地区不良地质段高边坡防护组合浅谈

林琳

中铁十局集团第一工程有限公司  

摘要：针对西南地区雨季长，地质条件复杂地段，高速公路边坡施工过程中，不良地质段的滑坡处理及边坡防护形式组合尤为重要，措施选择不好直接影响施工进度及施工安全。通过对不良地质的边坡处理措施变化，综合分析，针对不良地质条件，高边坡边坡坡度调整、支挡结构的增加及防护施做的及时性，对公路施工的安全及效益具有重要影响。研究表明，在安全、质量基本相同可控的条件下面对西南多雨，地质复杂地段，在节约工期及节省成本方面，边坡放缓及增加抗滑桩[1]再加锚杆框架梁的边坡防护形式具有较高安全保障。

关键词：高边坡；施工安全；边坡防护

引言

川西南交通建设的大力推进，尤其是高速公路的飞速发展，加快实现交通强省及交通强国的宏伟目标，目前高速公司施工空前繁荣，但由于川西南地区为山区，雨季时间长，地质变化大，不良地质多，情况复杂，再结合该区域的高速公路高路堑较多，施工过程及后期运营过程中，边坡防护的安全尤为重要，采取相对应的边坡防护及处置措施，将大大增加安全保障的前提下，节省工期，降低成本。结合实际边坡处理的施工过程积累及经验总结，就西南雨多、地质复杂的条件下的边坡防护进行讨论和研究，对其效果进行归纳、提炼。

一、工程概况

某高速公路K47+440-K47+780左侧路堑段位于四川省宜宾市珙县洛亥镇北侧山坡上，线路呈北南约155°走向，经过处地形陡峻，自然地面坡角较陡，线路中心处的最大挖方高度约为17.13m(位于里程K47+600)，线路左侧边坡的最大开挖高度约为25.94m(位于K47+600)。线路右侧边坡的最大开挖高度约为11.95m(位于里程K47+600)。

二、地质情况

本工点路堑边坡为岩质边坡，详勘钻孔揭示该路堑区覆盖层主要为第四系残坡积(Qdl+ql)粉质黏土，厚度约4m，下伏基岩为二叠系乐平组(P2l)泥质砂岩，全强风化层厚约7.5m。路堑边坡开挖地层主要为粉质黏土、全强风化泥质砂岩，路基基底位于中风化泥质砂岩。

施工阶段开挖路堑边坡显示，开挖范围内大部分为粉质黏土(含碎石)、全强风化炭质泥岩，该段为煤系地层，不均分布煤线，厚度约3-5cm，K47+600附近段落出露中风化泥质砂岩。

4-1粉质黏土：褐黄色，可塑，含约10%-15%粒径20-70mm的强风化泥质砂岩质碎石。10-1全风化泥质砂岩：褐黄色、褐灰色，原岩结构基本破坏，岩芯呈土状。

10-1-1强风化泥质砂岩：褐黄色、褐灰色，原岩结构大部分破坏，砂状结构，薄-中厚层状构造，节理裂隙发育，属极软岩，岩体极破碎。

10-1-2中风化泥质砂岩：青灰色，砂状构造，薄-中厚层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，岩质较软，岩体破碎。

10-3煤线：黑色，叶片状结构，层状构造；弱沥青光泽，贝壳状断口，岩屑呈片状，层厚3-5cm。

三、方案调整情况

初设方案：

左侧边坡分级高度10m，一级坡坡率1:0.75，二级及三级坡为1:1，支护措施为一级坡分段采用人字形骨架、有机基材喷播植草。二、三级坡均为挂三维网喷播植草。右侧挖方边坡一级坡率1:0.75，二级坡率1：1。10m分级高度。右侧路堑一级坡采用锚杆框架梁，二级分段采用有机基材喷播植草。

施工过程中，左侧三级边坡（从高处向低处依次为三级、二级、一级）开挖完成后，及时施作三维网喷播植草，施工开挖第二级边坡时，在K47+560-K47+660左侧路堑出现路堑边坡沿煤线层剪出垮塌现象，开挖坡口线处错台高度约0.5-1.2m，坡口线附近边坡的垮塌引起外侧土体进一步向边坡内滑移，在坡口线外侧形成圈椅状拉张裂缝，形成牵引式工程滑坡，裂缝宽约3-5cm，可视深度约10-30cm，最远裂缝位置位于K47+605左48.3m处，滑动方向为243°，现状滑体最大厚度15.6m(K47+620)，滑动面为煤线。K47+500左侧为水田，坡面有灌溉用水渗出导致坡面垮塌。

经过各方专家现场研判，开挖揭示，本工点范围内分布有多层薄层煤层，岩体破碎，陡倾节理发育，坡面广泛分布多层层灰白色亲水性铝土矿物质，该矿物质具有湿胀干缩、遇水软化性能急剧降低的膨胀性特征。地下水发育。该段属煤系地层，初勘及详勘阶段均有钻孔，满足勘察规范要求，但均未能揭示。施工后边坡出现多道陡倾贯通裂缝(47+560-K47+660段左侧二级坡体出现垮塌)。如图1

图1

上述现象均属地勘难以查明的地质条件变化。地质的变化及雨水的增多是发生滑坡的主要原因，设计坡率及支护形式的选择是次要因素，经过此次情况，设计进行了补勘及变更设计，具体方案为：

二、第一次方案调整：

（1）各级边坡高度降低，坡率放缓。

K47+460~K47+760段边坡高度为8m，一级坡坡率为1:1.5，二级坡坡率为1:1.5三级坡坡率为1:1.5；

（2）增加支挡结构

K47+560~K47+680段在一级坡坡顶平台设置一排抗滑桩长16m，桩间距7m，桩截面1.75m×2.5m，共计17根；

（3）加强排水

1)K47+480~K47+760段堑顶设置截水沟，如图2，图3

图2 图3

2)K47+480~K47+780段第一级、第二级坡面设置仰斜式排水孔，加强边坡地下排水.

（4）加强边坡防护

1)K47+534~K47+689.4段在二级坡坡面设置锚索框架梁，其中采用4束15.2锚索，设计锚固力为550KN,横向间距为4m，竖向间距为3m，钻孔孔径为130mm。

2)K47+480~K47+540段、K47+534~K47+680段设置锚杆框架梁。

3)其它坡面用挂三维网植草防护。

现场进一步按设计变更方案施工时，受大量雨水影响，软化了4-1粉质黏土(可塑)与10-1全风化泥质砂岩分界面，致使裂缝宽度及长度进一步扩展；最终又致使在施工开挖上部第三级边坡时堑顶至民房后出现更大范围表土溜坍，民房及院坝位移、开裂严重，正在实施的锚杆框架梁失效。且小里程端(K47+520-+560)出现工程滑坡。大里程端(K47+680-760附近)出现厚层炭质页岩，存在安全隐患需再次变更加强。

三、第二次方案调整：

（1）进一步坡率放缓。

1）一级坡坡率为1:1.5，二级坡坡率为1:2，三级坡坡率为1:2.5。

（2）进一步加强边坡防护。

1）K47+532~K47+704左侧段布设25根抗滑桩。桩长均为16m，桩间距7m，桩截面1.75m×2.5m。

2） K47+532~K47+709段左侧第二级及K47+590-K47+670段左侧第三级坡面均设置锚杆框架梁内0.3m厚袋装黏土植草，锚杆长均为15m。

3）堑顶至后缘乡村道路间全部作为永久用地征用并填筑隔水土工布+0.6m厚黏土层封闭隔水并撒草籽绿化。

4）各级边坡均设置两排25m长仰斜式排水[2]。

四、工控制情况

针对地质变化复杂，雨季较长，雨量充沛的施工环境，需从地勘及设计方面做好充分分析并制定可行方案，尤其是再边坡坡率、支挡结构及边坡防护方面要做好充足论证，避免重复变更。现场施工时更需严格按照方案及实际情况进行施工，并加强监测。严格注意施工工序。具体要求如下：

1、首先需尽快拆除堑顶影响范围内的各种房屋及构筑物并平整场地。堑顶至后缘范围全部作为永久用地征用并填筑隔水土工布+0.6m厚黏土层封闭隔水并撒草籽绿化。及时夯填封闭地表所有裂缝，防止雨水下渗和地表局部积水。防止滑坡位移加剧，并施作永临结合的截排水设施。

2、针对边坡开挖，要分段跳槽进行，分段长度不宜大于10m，严禁大拉槽开挖。每级边坡分层3-4m开挖，并分层施作锚杆框架梁等支护措施。开挖完成后应首先实施仰斜排水孔加速排水，确保锚索锚固条件。坡面防护、绿化及平台截水沟工程全部实施完成后才可分段跳槽开挖下一级边坡，并按上述工序施工。

3、第二级边坡施工完毕，及时施工抗滑桩，需隔桩开挖，待桩身强度达到设计强度的75%后才可施工相邻桩。

4、抗滑桩工程全部施工完成后再开挖下部第一级边坡，首先实施仰斜排水孔并及时防护绿化，防止桩前土局部垮塌。

5、施工期间应按监测专用图要求加强监测，做好记录。遇到异常情况，需及时通知各方现场研判后再进行施工。

经过两次方案调整后，现场正常施工，消除了安全隐患。

五、施工安全管理情况

1、针对特殊地质的边坡安全防护要加强巡视巡查，布置沉降观测点，并保持日常观测。

2、及时夯填封闭地表所有裂缝，防止雨水下渗和地表局部积水是消除工程隐患的关键措施，需认真实施，确保堑顶外自然坡面排水顺畅。

3、修复已开裂损毁的地表排水系统，部分段落沿乡村道路下缘拉通设置截水沟，与自然沟渠配合形成完善的地表排水系统，使地表水顺利排出路基范围。

4、联合当地政府认真做好特殊地质段居民的沟通工作，采取临时安置的措施，保障居民安全。

5、抗滑桩必须隔桩开挖，待桩体强度达到设计强度的75%后才可开挖相邻桩。

6、桩井开挖时及时施作锁口、护壁，加强井下排水通风，确保施工安全。桩身灌注前应先清除孔壁松动石块、浮土，紧贴围岩灌注，以防井壁坍垮，浇筑时必须连续灌注，不得形成施工缝，桩身粗骨料最大粒径不得大于5cm。

8、严格执行“自上而下分级开挖、分级防护绿化、坡脚预加固”的施工工序，预防垮塌或工程滑坡。

9、已出现裂缝、垮塌或工程滑坡的地段，应停止开挖，采取夯填裂缝、及时施做截排水系统、反压护道、加密观测等应急处理措施。如图4

图4

六、 经验总结

经过该段的边坡防护设计方案的多次调整，现场施工的反复变化，造成了工期的严重制约，并造成了资源的大量浪费，同时也为设计及施工单位，在西南这种特殊地质条件下的边坡防护提供了宝贵的经验。通过该项目，也充分验证了边坡坡率+锚杆、锚索框架梁+抗滑桩的边坡防护组合，要结合具体地址情况，充分研判，也对设计单位及施工单位的各项要求提出了更高要求。

七、结语

对于川西南地区，尤其是宜宾范围内，泥质砂岩并夹有煤线地层段地质情况的高边坡施工，边坡高度及坡率的选择、抗滑桩间距及根数的设置及锚杆框架梁的设置在施工安全、工期控制、成本支出及社会影响方面具有交大影响。对该地质条件下的边坡施工有较好的借鉴和改进意义。

参考文献

[1] 阳希，杨明.抗滑桩施工技术在路堑高边坡防护当中的应用.科学技术创新，2022.

[2] 邢健宝，李龙舟.浅谈仰斜排水孔在不稳定斜坡预加固治理工程中的应用.河南建材，2018.